EP0883724B1 - Verstellantrieb mit einklemmschutz für bewegliche teile - Google Patents

Verstellantrieb mit einklemmschutz für bewegliche teile Download PDF

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EP0883724B1
EP0883724B1 EP97904992A EP97904992A EP0883724B1 EP 0883724 B1 EP0883724 B1 EP 0883724B1 EP 97904992 A EP97904992 A EP 97904992A EP 97904992 A EP97904992 A EP 97904992A EP 0883724 B1 EP0883724 B1 EP 0883724B1
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EP
European Patent Office
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power
lowering
rotational speed
minimum
positioning drive
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EP97904992A
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EP0883724A1 (de
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Gunnar Lochmahr
Johannes Heib
Volker Aab
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • B60J7/04Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of sliding type, e.g. comprising guide shoes with rigid plate-like element or elements, e.g. open roofs with harmonica-type folding rigid panels
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    • G05B2219/49161Near end of position, lower power or speed of motor to safe value, at end normal

Definitions

  • the invention is based on an adjustment drive Pinch protection for moving parts, such as in particular Windows and sunroofs in motor vehicles, which in Preamble of claim 1 defined genus.
  • EP-A-0697305 is, according to the preamble of claim 1, a control system for an engine become known of a motor vehicle part of a first position moved to a second. From the signals of the Movement of the motor derives the position of the part. The commutation pulses of the motor are used for the determination of the motor current indicating the load. On the basis of the current curve, a blocking of the Device closed and the engine stopped initiated. The device contains a "soft stop" function, to avoid an obstacle in one to be able to quickly shut down the engine in the specified area. To do this, the speed of the part starts at given position is reduced, however, by the different boundary conditions of the system excluded that the part is at a defined predetermined Position a predetermined maximum speed exceeds. This disadvantage comes with the Adjustment drive according to the invention eliminated.
  • the adjustment drive according to the invention with pinch protection has the characterizing features of claim 1 in contrast the advantage of the continuous transition from a high to a certain low Closing speed with optimized closing time. On incorrect addressing of the anti-trap protection is included Avoided security.
  • this is principally achieved by that in certain adjustment ranges within a predetermined position range before reaching the Closed "position the speed and / or the power of the drive according to a predetermined mathematical function in relation to the position range is lowered that the reduction to a Minimum speed or minimum output at one of certain Zülposition before the "closed" position is reached, and that the minimum speed or minimum power essentially is constant. Lowering the speed and / or the Power of the drive can be chosen according to any functional context are specified. Let it through realizing smooth transitions.
  • Another advantageous embodiment is a Lowering after an exponential function. Thereby can abrupt speed and / or performance changes be avoided.
  • the invention is carried out according to a predetermined functional relationship to the minimum speed or Minimum power over a constant position range, the rate of lowering depending on the current supply, in particular the Supply voltage changes.
  • the necessary minimum speed or minimum power determined empirically in such a way that under all conditions, such as especially temperature and humidity, still sufficient high clamping forces are guaranteed.
  • Correction provided an adaptive memory in which the controlled reduction of speed and / or power as minor binding is stored.
  • Adjustment drive is to improve the Evaluation of the anti-trap protection resolution Path detection increased by using an EXOR link between two Hall sensors and / or by using one multi-polarized magnetic rings.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides before that the speed and / or power when reaching a very small clear width, e.g. B. ⁇ 4mm maximum value can be increased to maximum to achieve closing force, especially in the range of Rubber seals.
  • the adjustment drive according to the invention is characterized by a reduction in speed and / or power after one predetermined functional relationship.
  • the given functional connection encompasses the whole Spectrum of continuous or discrete mathematical Functions.
  • linear course offers a reduction according to an e-function. This allows Realize acceleration and deceleration processes that one smooth transition between the two speed and / or Ensure performance levels. This can also be done by a decrease after a sine, cosine or Achieve tangent function and its inverse functions. Nth degree polynomials also prevent abrupt Transition, which increases the risk of jamming the Disc reduced.
  • FIG. 1 is a diagram of the Speed curve of a first embodiment of the Adjustment drive according to the invention with pinch protection shown.
  • linear Decrease in speed over a constant Position range 10 with different changes in Speed of the moving part or the speed n of the used motor, which is preferably an electric motor is.
  • the power P or is on the vertical axis Speed n of the adjustment drive recorded.
  • the path x is plotted from that moving part driven by the strong vertical stroke 11 shown fixed stop in the Closed "position in the present Area of interest of the invention of the risk of pinching is covered, up to position x0.
  • the power P or the rotational speed n is reduced linearly in a specific position range, namely between x4 and x3, before reaching the closed position x0 to a minimum value p min or n min the position x3 towards which the minimum value is to be reached.
  • This minimum value is then kept constant until the "closed" position is reached. It is so large that safe entry is possible up to x0.
  • This minimum value becomes in any system in which the invention is used, empirically determined expediently in consideration of the respective circumstances.This minimum value is chosen so large that a safe entry into the "closed" position x0 is possible under all circumstances B. even when considering different temperature and humidity.
  • the specific position range 10 within which the lowering takes place has a constant length x4-x3, and the power P and / or speed n are reduced with a different slope corresponding to the straight line 12, 13 and 14.
  • the linear reduction ends when a certain position, namely x3, is reached. Then a minimum value for power P min and / or speed n min is reached.
  • the slope is greatest on the straight line 12, so that the rate of reduction of the power or speed reduction is also greatest.
  • This straight line 12 starts at position x4 of maximum power P max , which can correspond to the maximum supply voltage of the battery, for example, in a motor vehicle.
  • the slope of the straight line 13 is less than that of the straight line 12, so that the rate of lowering of the power or speed reduction is also lower.
  • This straight line 13 starts at position x4 from a lower power P2, which can correspond, for example in a motor vehicle, to a battery supply voltage that is below the maximum.
  • the slope is again smaller and the rate of lowering of the power or speed reduction is also smaller.
  • This straight line 14 also starts at position x4, but from a power P1 which corresponds, for example in a motor vehicle, to an even lower supply voltage for the battery.
  • the minimum power P min can go hand in hand with the minimum permissible supply voltage.
  • the linear reduction thus takes place in such a way that, regardless of the current supply power, it always starts at a specific position, namely x4. With a fixed position, namely x3, the reduction to the minimum value has ended.
  • the different current supply power is taken into account by the different slope of the straight line 12, 13, 14, or in other words by the variable rate of change of the lowering.
  • the slope of the straight line 24 is constant, which corresponds to a constant rate of change of the lowering.
  • the starting point for the start of the respective lowering changes in accordance with the differently high supply power, in particular the supply voltage of a motor vehicle battery. Since the lowering is completed at position x3, the lowering section designated 20 is the longest at maximum supply power P max .
  • the associated lowering section 21 is shorter, corresponding to the lower power P2.
  • the lowering section designated 22 is even shorter, corresponding to the supply power P1, which is even smaller than P2.
  • the different current supply output is taken into account by the variable length of the lowering sections 20, 21, 22 with a constant rate of change of the lowering.
  • the adjustment drive designed according to the invention is expediently together with a circuit for the Protection against jamming of foreign bodies between moving Part and fixed stop, designated 11 in the figures, inserted in the "closed" position x0.
  • the through resulting lowering according to the invention Lowering speeds are low compared to those which are caused by the pinching processes. Thereby becomes the actual pinch protection, in which the Closing movement stopped immediately and, if necessary, the direction of rotation conversely, is left essentially unaffected. There the slope of the drop is known, can this when calculating the speed reduction by Pinching processes using appropriate correction values be taken into account.
  • a correction can be used in particular suitable adaptive memory can be provided, in which self-learned system stiffness become.
  • the linear controlled reduction of power and / or speed according to the invention in this case saved and filed as a slight binding.
  • the anti-trap protection in contrast, becomes the linear Reduced speed reduction.
  • the Control of the speed or the power according to advantageous Design by semiconductor components in particular in Form of a linear controller or a cycle controller with variable pulse-pause ratio.
  • a drive motor preferably an electric drive motor is used.
  • a additional improvement in the pinch protection evaluation can be achieved in that an increased resolution in the Path detection is used. This can be done using an EXOR link between two Hall sensors, which are 90 ° deliver phase-shifted position signals from the motor shaft, be done, thereby doubling the path accuracy is achievable. But it can also be used together with or alternatively using a multi-polarized magnetic ring respectively.
  • the adjustment drive according to the invention is used in particular for opening and closing windows and the sunroofs of motor vehicles.
  • the position values given in FIGS. 1 and 2 for x4 ⁇ 500 mm, for x3 ⁇ 50 mm, for x2 ⁇ 25 mm and for x1 ⁇ 4 mmm in front of the closed "position can be x0.
  • the position x2 with approximately 25 mm means for some applications the value at which the kinematic energy must in any case be reduced to such a still permissible value that the pinching forces fall below a certain value, for example less than 100N, the forces being measured on elastic rods, the spring rate of which For this reason, the value for x3 is chosen to be ⁇ 50 mm, so that the reduction in speed and / or power to the minimum value is achieved in any case under the most unfavorable conditions at this specified limit value less than about 4 mm, ie between position x1 and x0, in the so-called sealing rubber area, the power P or the speed n can be increased to full power again n to obtain maximum closing forces.
  • This is indicated in both figures by the reference numerals 15, 16, 17, which are assigned to the respective current powers P max , P2 and p1.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verstellantrieb mit Einklemmschutz für bewegliche Teile, wie insbesondere Fenster und Schiebedächer in Kraftfahrzeugen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einem aus der DE 37 36 400 A1 bekannten Verstellantrieb dieser Art wird zur Erfüllung einer vorgegebenen Federrate in bestimmten Verstellbereichen zur Herabsetzung der kinematischen Energie eine Drehzahl- bzw.
Geschwindigkeitsreduzierung des Antriebs vorgenommen. Das bewegliche Teil wird mittels eines Antriebsmotors über einen gefährdeten Klemmbereich, in dem Fremdkörper zwischen dem beweglichen Teil und einem ruhenden Teil einklemmbar sind, in eine Schließstellung bewegt. Wegen unvermeidlicher Verzögerung bei der Signalverarbeitung und der Trägheit des mechanisch bewegten Teils, kann trotz einer den Einklemmschutz darstellenden Sicherheitsvorrichtung der Fremdkörper zwischen dem bewegten Teil und dem ruhenden Teil eingeklemmt werden. Um dieses zu vermeiden ist bei diesem bekannten Verstellantrieb vorgesehen, daß die Verstellgeschwindigkeit beim Schließen des beweglichen Teils in dem gefährdeten Klemmbereich verringert wird. Der eigentliche Einklemmschutz kann dann gegebenenfalls das bewegliche Teil augenblicklich anhalten und eventuell die Bewegungsrichtung umkehren.
Bei diesem bekannten Verstellantrieb erfolgt die Reduzierung der Geschwindigkeit in Stufen, d. h. es wird von einer hohen Stufe in einem Schritt auf eine niedrige Stufe der Schließgeschwindigkeit umgeschaltet. Dadurch kann bei dieser abrupt erfolgenden Herunterschaltung der Einklemmschutz fälschlicherweise ansprechen und zum anderen wird dadurch die Schließzeit verlängert.
Mit der EP-A-0697305 ist entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Steuersystem für ein Motor bekannt geworden, der ein Kraftfahrzeug-Teil von einer ersten Position in eine zweite bewegt. Aus den Signalen der Bewegung des Motors wird die Position des Teils abgeleitet. Die Kommutierungsimpulse des Motors werden zur Bestimmung des die Belastung anzeigenden Motorstroms herangezogen. Anhand des Stromverlaufs wird auf eine Blockierung der Vorrichtung geschlossen und ein Stillsetzen des Motors eingeleitet. Die Vorrichtung enthält eine" Soft-Stop"-Funktion, um beim Auftreten eines Hindernisses in einem vorgegebenen Bereich den Motor rasch stillsetzen zu können. Hierzu wird die Geschwindigkeit des Teils ab einer vorgegebenen Position reduziert, jedoch ist durch die unterschiedlichen Randbedingungen des Systems nicht ausgeschlossen, dass das Teil an einer definiert vorgegebenen Position eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit überschreitet. Dieser Nachteil wird mit dem erfindungsgemäßen Verstellantrieb behoben.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Verstellantrieb mit Einklemmschutz mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil des kontinuierlichen Übergangs von einer hohen auf eine bestimmte niedrige Schließgeschwindigkeit bei optimierter Schließzeit. Ein fälschliches Ansprechen des Einklemmschutzes wird mit Sicherheit vermieden.
Gemäß der Erfindung wird dies prinzipiell dadurch erreicht, daß in bestimmten Verstellbereichen innerhalb eines vorgegebenen Positionsbereichs vor Erreichen der Geschlossen"-Position die Drehzahl und/oder die Leistung des Antriebs nach einem vorgegebene mathematischen Funktion gegenüber dem Positionsbereich abgesenkt wird, daß die Absenkung auf eine Minimaldrehzahl bzw. Minimalleistung an einer von bestimmten Zülposition vor der "Geschlossen"-Position erreicht wird, und daß die Minimaldrehzahl bzw. Minimalleistung im wesentlichen konstant ist. Die Absenkung der Drehzahl und/oder der Leistung des Antriebs kann nach einem beliebig wählbaren funktionalen Zusammenhang vorgegeben werden. Dadurch lassen sich weiche Übergänge realisieren.
Durch die in den weiteren Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Anordnung möglich. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstellantriebs erfolgt die Drehzahlabsenkung linear. Der Aufwand für die Stützstellenermittlung ist gering.
Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegt eine Absenkung nach einer Exponentialfunktion zugrunde. Dadurch können abrupte Drehzahl- und/oder Leistungsänderungen vermieden werden.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Absenkung nach einem vorgegebenen funktionalen Zusammenhang auf die Minimaldrehzahl bzw. Minimalleistung über einen konstanten Positionsbereich, wobei sich die Absenkungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der aktuellen Versorgungsleistung, insbesondere der Versorgungsspannung, ändert.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Absenkung auf die Minimaldrehzahl bzw. Minimalleistung über einen variablen Positionsbereich, wobei sich dessen Startpunkt in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Versorgungsleistung, insbesondere der Versorgungsspannung, ändert.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird die notwendige Minimaldrehzahl bzw. Minimalleistung empirisch derart ermittelt, daß unter allen Bedingungen, wie insbesondere Temperatur und Feuchtigkeit, noch ausreichend hohe Schließkräfte gewährleistet sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Steuerung der Drehzahl bzw. der Leistung des vorzugsweise elektrischen Antriebs durch Halbleiterbauelemente, insbesondere Linearregler oder Taktregler mit variablem Puls-Pausen-Verhältnis.
In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verstellantrieb zusammen mit einer Schaltung für den Schutz gegen Einklemmen von Fremdkörpern zwischen bewegtem Teil und festem Anschlag in der "Geschlossen"-Position einsetzbar ist.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung ist bei der Berechnung der Drehzahlabsenkung durch Einklemmvorgänge die jeweils bekannte Steigung der Absenkung nach einem vorgegebenen funktionalen Zusammenhang von Drehzahl und/oder Leistung des Antriebs als Korrekturfaktor berücksichtigbar.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung davon ist zur Korrektur ein adaptiver Speicher vorgesehen, in welchem die gesteuerte Absenkung von Drehzahl und/oder Leistung als geringfügige Schwergängigkeit gespeichert ist.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verstellantriebs ist zur Verbesserung der Auswertung beim Einklemmschutz die Auflösung bei der Wegerfassung erhöht durch Verwendung eines EXOR-Glieds zwischen zwei Hallsensoren und/oder durch Verwendung eines mehrfach polarisierten Magnetringes. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Drehzahl und/oder Leistung bei Erreichen einer sehr geringen lichten Weite, z. B. < 4mm, wieder auf größtmöglichen Wert heraufsetzbar ist, um maximale schließkraft zu erreichen, insbesondere im Bereich von Dichtgummis.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand mehrerer in de rZeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuteert. Es zeigen:
Figur 1
schematisch ein Diagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstellantriebs mit Einklemmschutz, bei welcher eine lineare Geschwindigkeitsabsenkung über einen konstanten Positionsbereich bei unterschiedlicher Änderung der Geschwindigkeit erfolgt, und
Figur 2
schematisch ein Diagramm einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstellantriebs mit Einkelmmschutz, bei welcher eine lineare Geschwindigkeitsabsenekung über einen variablen Positionsbereich bei konstanter Änderung der Geschwindigkeit erfolgt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der erfindungsgemäße Verstellantrieb zeichnet sich durch eine Absenkung der Drehzahl und/oder der Leistung nach einem vorgegebenen funktionalen Zusammenhang aus.
Der vorgegebene funktionale Zusammenhang umfaßt das gesamte Spektrum kontinuierlicher oder diskreter mathematischer Funktionen. Neben dem später anhand des Ausführungsbeispiels beschriebenem linearen Verlauf bietet sich eine Absenkung gemäß einer e-Funktion an. Dadurch lassen sich Beschleunigungs- bzw. Abbremsvorgänge realisieren, die einen sanften Übergang zwischen den beiden Drehzahl- und/oder Leistungsstufen gewährleisten. Dies läßt sich auch durch eine Absenkung nach einer Sinus-, Kosinus- oder Tangensfunktion und deren Umkehrfunktionen erreichen. Polynome n-ten Grades verhindern ebenfalls einen abrupten Übergang, wodurch sich das Risiko des Verklemmens der Scheibe reduziert. Stellvertretend für die hier beschriebenen funktionalen Zusammenhänge bezieht sich das Ausführungsbeispiel auf eine lineare Absenkung. Die Erläuterungen hierzu lassen sich auf beliebige Funktionen übertragen.
In Figur 1 ist in einem Diagramm schematisch der Geschwindigkeitsverlauf einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstellantriebs mit Einklemmschutz dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine lineare Geschwindigkeitsabsenkung über einen konstanten Positionsbereich 10 bei unterschiedlicher Änderung der Geschwindigkeit des bewegten Teil bzw. der Drehzahl n des verwendeten Motors, der vorzugsweise ein elektrischer Motor ist. Auf der vertikalen Achse ist die Leistung P bzw. die Drehzahl n des Verstellantriebs aufgezeichnet. Auf der horizontalen Achse ist der Weg x aufgezeichnet, der von dem angetriebenen beweglichen Teil bis zum durch den starken senkrechten Strich 11 dargestellten festen Anschlag in der Geschlossen"-Position in dem im Rahmen vorliegender Erfindung interessierenden Bereich der Gefahr von Einklemmen zurückgelegt wird, und zwar bis zur Position x0.
Gemäß der Ausführungsform wird die Leistung P bzw. die Drehzahl n linear in einem bestimmten Positionsbereich, nämlich zwischen x4 und x3, vor Erreichen der Geschlossen"-Position x0 auf einem Minimalwert pmin bzw. nmin abgesenkt. Es erfolgt also eine Art Zielabbremsung auf die Position x3 hin, bei welcher der Minimalwert erreicht sein soll. Dieser minimale Wert wird dann bis zum Erreichen der "Geschlossen"-Position konstant gehalten. Er ist dabei so groß, daß ein sicheres Einfahren bis zu x0 ermöglicht ist. Dieser minimale Wert wird bei jedem System, bei dem die Erfindung eingesetzt wird, in zweckmäßiger Weise unter Beachtung der jeweiligen Gegebenheiten empirisch ermittelt. Dieser minimale Wert wird so groß gewählt, daß ein sicheres Einfahren in die "Geschlossen"-Position x0 unter allen Umständen möglich ist, also z. B. auch bei Berücksichtigung von unterschiedlicher Temperatur und Feuchte.
Bei der Ausführungsform, die in Figur 1 dargestellte ist, hat der bestimmte Positionsbereich 10, innerhalb dessen die Absenkung erfolgt, eine konstante Länge x4 - x3, und die Absenkung von Leistung P und/oder Drehzahl n erfolgt mit unterschiedlicher Steigung entsprechend den Geraden 12, 13 und 14. Die lineare Absenkung ist bei Erreichen einer bestimmten Position, nämlich x3, beendet. Dann ist ein minimaler Wert für Leistung Pmin und/oder Drehzahl nmin erreicht. Bei der Geraden 12 ist die Steigung am größten, damit ist auch die Absenkungsgeschwindigkeit der Leistungs- bzw. Drehzahlverminderung am größten. Diese Gerade 12 startet bei Position x4 von maximaler Leistung Pmax, was beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug der maximalen Versorgungsspannung der Batterie entsprechen kann. Bei der Geraden 13 ist die Steigung geringer als bei der Geraden 12, damit ist auch die Absenkungsgeschwindigkeit der Leistungs- bzw. Drehzahlverminderung geringer. Diese Gerade 13 startet bei Position x4 von einer geringeren Leistung P2, was beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug einer Versorgungsspannung der Batterie entsprechen kann, die unter der maximalen liegt. Bei der Geraden 14 ist die Steigung wiederum kleiner und damit ist auch die Absenkungsgeschwindigkeit der Leistungs- bzw. Drehzahlverminderung wiederum kleiner. Diese Gerade 14 startet ebenfalls bei Position x4, aber von einer Leistung P1, die beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug einer noch niedrigeren Versorgungsspannung der Batterie entspricht. Die minimale Leistung Pmin kann mit der minimal zulässigen Versorgungsspannung einhergehen. Die lineare Absenkung erfolgt also derart, daß unabhängig von der aktuellen Versorgungsleistung immer bei einer bestimmten Position, nämlich x4, begonnen wird. Bei einer festen Position, nämlich x3, ist die Absenkung auf den minimalen Wert beendet. Bei dieser Ausführungsform wird die unterschiedliche aktuelle Versorgungsleistung durch die unterschiedliche Steigung der Geraden 12, 13, 14 berücksichtigt, oder mit anderen Worten durch variable Änderungsgeschwindigkeit der Absenkung.
Bei der Ausführungsform, deren Diagramm schematisch in Figur 2 dargestellt ist, erfolgt in dem bestimmten Positionsbereich 10, nämlich zwischen Position x4 und x3, die lineare Absenkung auf die Minimaldrehzahl nmin bzw. Minimalleistung Pmin über variable Absenkungsstrecken, wobei sich deren Startpunkte in Abhängigkeit von der aktuellen Versorgungsleistung, insbesondere der Versorgungsspannung, ändern. Die Steigung der Geraden 24 ist konstant, was einer konstanten Änderungsgeschwindigkeit der Absenkung entspricht. Entsprechend der unterschiedlich hohen Versorgungsleistung, insbesondere der Versorgungsspannung einer Kraftfahrzeugbatterie, ändert sich der Startpunkt für den Beginn der jeweiligen Absenkung. Da die Absenkung bei Position x3 jeweils beendet ist, ist die mit 20 bezeichnete Absenkungsstrecke bei maximaler Versorgungsleistung Pmax am längsten. Kürzer ist entsprechend der geringeren Leistung P2 die zugehörige Absenkungsstrecke 21. Noch kürzer ist die mit 22 bezeichnete Absenkungsstrecke entsprechend der gegenüber P2 noch kleineren Versorgungsleistung P1. Bei dieser Ausführungsform wird die unterschiedliche aktuelle versorgungsleistung durch die variable Länge der Absenkungsstrecken 20, 21, 22 bei konstanter Änderungsgeschwindigkeit der Absenkung berücksichtigt.
Der erfindungsgemäß gestaltete Verstellantrieb wird zweckmäßigerweise zusammen mit einer Schaltung für den Schutz gegen Einklemmen von Fremdkörpern zwischen bewegtem Teil und festem Anschlag, in den Figuren mit 11 bezeichnet, in der "Geschlossen"-Position x0 eingesetzt. Die sich durch das erfindungsgemäße Absenken ergebenden Absenkungsgeschwindigkeiten sind klein gegenüber denjenigen, die bei den Einklemmvorgängen hervorgerufen werden. Dadurch wird der eigentliche Einklemmschutz, bei welchem die Schließbewegung sofort angehalten und ggf. die Drehrichtung umgekehrt wird, im wesentlichen unbeeinflußt gelassen. Da die Geradensteigung der Absenkung jeweils bekannt ist, kann dies bei der Berechnung der Drehzahlabsenkung durch Einklemmvorgänge mittels entsprechender Korrekturwerte berücksichtigt werden. Zur Korrektur kann insbesondere ein geeigneter adaptiver Speicher vorgesehen sein, in welchem selbst erlernte Schwergängigkeiten des Systems abgelegt werden. Die lineare gesteuerte Absenkung von Leistung und/oder Drehzahl gemäß der Erfindung wird in diesem Fall als geringfügige Schwergängigkeit gespeichert und abgelegt. Bei der Berechnung der Drehzahlabsenkung durch Einklemmen, dem Einklemmschutz, wird demgegenüber die lineare Drehzahlabsenkung herausgerechnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verstellantrieb erfolgt die Steuerung der Drehzahl bzw. der Leistung gemäß vorteilhafter Ausgestaltung durch Halbleiterbauelemente, insbesondere in Form eines Linearreglers oder eines Taktreglers mit variablem Puls-Pausen-Verhältnis. Als Antriebsmotor wird dabei vorzugsweise ein elektrischer Antriebsmotor verwendet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine zusätzliche Verbesserung bei der Einklemmschutz-Auswertung dadurch erreicht werden, daß eine erhöhte Auflösung bei der Wegerfassung Anwendung findet. Dies kann unter Verwendung eines EXOR-Glieds zwischen zwei Hallsensoren, welche 90° phasenverschobene Positionssignale der Motorwelle abgeben, geschehe, wodurch eine Verdopplung der Weggenauigkeit erreichbar ist. Es kann aber auch zusammen mit oder alternativ mittels eines mehrfach polarisierten Magnetrings erfolgen.
Der erfindungsgemäße Verstellantrieb wird insbesondere für das Öffnen und Schließen von Fenstern und der Schiebedächern von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Dabei können die in Figur 1 und 2 angegebenen Positionswerte für x4 ≈ 500 mm, für x3 ≈ 50 mm, für x2 ≈ 25 mm und für x1 ≈ 4 mmm vor der Geschlossen"-Position x0 betragen. Die Position x2 mit ca. 25 mm bedeutet für manche Anwendungen denjenigen Wert, bei dem auf jeden Fall die kinematische Energie auf einen derartigen noch zulässigen Wert abgesenkt sein muß, daß die Einklemmkräfte einen bestimmten Wert unterschreiten, beispielsweise kleiner als 100N sind, wobei die Kräfte an elastischen Stäben gemessen werden, deren Federrate 65N/mm beträgt. Aus diesem Grund ist der Wert für x3 mit ≈ 50 mm gewählt, damit die Absenkung von Drehzahl und/oder Leistung auf den Minimalwert auf jeden Fall auch unter ungünstigsten Bedingungen bei diesem vorgegebenen Grenzwert erreicht ist. Bei einer lichten Weite von weniger als etwa 4 mm, d. h. zwischen Position x1 und x0, im sog. Dichtgummibereich, kann die Leistung P bzw. die Drehzahl n wieder auf die volle Leistung hochgefahren werden, um maximale Schließkräfte zu erhalten. Dies ist in beiden Figuren durch die Bezugszeichen 15, 16, 17 angegeben, welche den jeweils aktuellen Leistungen Pmax, P2 und p1 entsprechend zugeordnet sind.
Durch die gemäß der Erfindung nach einem vorgegebenen funktionalen Zusammenhang gestaltete Absenkung der Geschwindigkeit des Verstellantriebs auf einen Minimalwert von Leistung und/oder Drehzahl ist die Änderungsgeschwindigkeit bekannt und vorhersehbar. Diese Absenkung erfolgt entweder über einen konstanten Bereich hinweg mit einer der Versorgungsleistung entsprechenden variablen Steigung oder mit einer der Versorgungsleistung entsprechenden variablen Länge bzw. Dauer. In jedem Fall wird optimiert auf einen Zielpunkt hin auf den Minimalwert abgesenkt. Die durch die erfindungsgemäß vorgenommene Absenkung von Leistung und/oder Drehzahl hervorgerufene Drehzahländerung ist gegenüber der durch Einklemmvorgänge hervorgerufene gering. Bei Kombination mit einer Schaltung zum Einklemmschutz ist damit die Voraussetzung gegeben, daß wegen der bekannten Änderungsgeschwindigkeit, der Einklemmschutz davon im wesentlichen unbeeinflußt optimal und unabhängig wirksam ist.

Claims (11)

  1. Verstellantrieb mit Einklemmschutz für bewegliche Teile, wie insbesondere Fenster und Schiebedächer in Kraftfahrzeugen, bei dem zur Erfüllung einer vorgegebenen Federrate eine Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsreduzierung des Antriebs zwecks Herabsetzung der kinematischen Energie vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    in bestimmten Verstellbereichen (x3-xl) innerhalb eines vorgegebenen Positionsbereichs (10, 20, 21, 22) vor Erreichen der "Geschlossen"-Position (x0) die Drehzahl (n) und/oder die Leistung (P) des Antriebs nach einer vorgegebenen mathematischen Funktion gegenüber dem Positionsbereich abgesenkt wird,
    die Absenkung auf eine vorbestimmte Minimaldrehzahl bzw. Minimalleistung an einer vorbestimmten Zielposition (x3) vor der "Geschlossen"-Position (x0) erreicht wird,
    und die Minimaldrehzahl bzw. Minimalleistung im wesentlichen konstant ist.
  2. Verstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung nach einer vorgegebenen mathematischen Funktion auf die Minimaldrehzahl bzw. Minimalleistung über einen konstanten Positionsbereich (10) erfolgt, wobei sich die Absenkungsgeschwindigkeit (12, 13, 14) in Abhängigkeit von der aktuellen Versorgungsleistung (Pmax, P2, P1), insbesondere der Versorgungsspannung, ändert.
  3. Verstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung nach einer vorgegebenen mathematischen Funktion auf die Minimaldrehzahl (nmin) bzw. Minimalleistung (Pmin) über einen variablen Positionsbereich (20, 21, 22) erfolgt, wobei sich dessen Startpunkt in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Versorgungsleistung (Pmax, P2, P1), insbesondere der Versorgungsspannung, ändert.
  4. Verstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung linear erfolgt.
  5. Verstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung nach dem Verlauf einer Exponentialfunktion erfolgt.
  6. Verstellantrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die notwendige Minimaldrehzahl (nmin) bzw. Minimalleistung (Pmin) aufgrund von Versuchsdaten derart vorgegeben ist, daß unter allen Bedingungen, wie insbesondere Temperatur und Feuchtigkeit, noch ausreichend hohe Schließkräfte gewährleistet sind.
  7. Verstellantrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Drehzahl (n) bzw. der Leistung (P) des vorzugsweise elektrischen Antriebs durch Halbleiterbauelemente erfolgt, insbesondere Linearregler oder Taktregler mit variablem Puls-Pausen-Verhältnis.
  8. Verstellantrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zusammen mit einer Schaltung für den Schutz gegen das Einklemmen von Fremdkörpern zwischen dem bewegten Teil und einem festen Anschlag (11) in der "Geschlossen"-Position (x0) einsetzbar ist.
  9. Verstellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung der Drehzahlabsenkung durch Einklemmvorgänge die jeweils bekannte Steigung (12, 13, 14, 24) der Absenkung nach der vorgegebenen mathematischen Funktion von Drehzahl (n) und/oder Leistung (P) des Antriebs als Korrekturfaktor berücksichtigbar ist.
  10. Verstellantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur ein adaptiver Speicher vorgesehen ist, in welchem die gesteuerte Absenkung von Drehzahl (n) und/oder Leistung (P) als geringfügige Schwergängigkeit gespeichert ist.
  11. Verstellantrieb nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl (n) und/oder Leistung (P) bei Erreichen einer sehr geringen lichten Weite (x1 - x0), z. B. < 4 mm, wieder auf größtmöglichen Wert heraufsetzbar ist, um einen maximale Schließkraft zu erreichen, insbesondere im Bereich von Dichtgummis.
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